DEP0003719DA - Arbeitsverfahren und Brennkraftmaschine mit Luftspeicher - Google Patents

Description

Verbrennungskraftmaschine mit Luftspeicher«

.Erfinders Adolf Äuer in Sfeubulaeh.

Verbremungskraftmaschinea mit Luftspeicher sind bekannt ι ebenfalls solch© mit Wirbel- und Vorkammer. Bei den bekannten Maschinen dieser Art wird nur ein Teil des Brennstoffes in der; Wirbel™ "beawe Vorkammer verbrannt» die restliche Verbrennung erfolgt im Eauptbrennraum.

Der Erfindungs-gegenstand-betrifft-eine Verbreimungskraftmasc-Mne-, die als Sinsprits- oder Vergasermotor betrieben werden kann. Wird sie als BinspritsBiasehine betrieben, so kosaat der gesamte Brennstoff in einem fäebenraum des Hauptzylinders zur ¥er-

be aw β Im Hauptzylinder«
In der Seiehnung ißt ein Ausführungsbeispiel sckeaatisch dargestellt. Bie Abbildungen aeigen ©inen Zweitakt-Motor im Schnitt,, in der Abb.l befindet sich der Kolben b im oberen_s in der- Abb.2 im unteren Totpunkt. Der Verbrennungsraum C₉ aer durch eine Drosselstelle g mit dem Arbeitszylinder a verbunden ist, ist in dem Ausfünrungabeispiel als Wirbelkammer ausgebildete Die Wirbelkammer steht in der" Abb.l weiter durch die Drosselstell© © mit de® Luftspeicher d in Verbindung. In der Abb.2 ist die Drosselstelle g durch, den Kanal f mit dem Luftspeicher verbundene Die Abb.l zeigt den Einsprits- die Abb.2 den Vergasermotors, liiei'bei kann jedoch der Letztere auch als Sinspritsmotor betrie-.ben werden.

Der Luftspeicher d ist in beiden Fällen ein Sylinderraum« in diesem ist ein Verdrängerkolben h. frei bewegliche derselbe .ist als Stufenkolben ausgebildet«, Der untere Teil des Kolbens (i) läuft in dem Zylinder Is₉ letzterer ist nach unten durch den Kolben 1 abgeschlossen..

Di© Wirkungsweise bei dem linspritamotor ist sun folgendes

Σε oberen Totpunkt ist fixe in bekannter Weise durch die Überströmselilitse ii in den Zylinder a eingetretene Luft komprimiert. Diese komprimierte Luft wird während des Kompressionshubes durch fixe Drosselstelle g in die Wirbelkammer c eing©-. bracht ι von dort ist eis ieil derselben durch die Drosselstelle e in den Luftspeicher d gelan,gt₈ den Verdrängerkolben h -vor sich her treibend bis sur gestrichelt gezeichneten Stellung.u. Dem Üompressionsdruck auf den Eoiben h hält der Kompressionsdruck der Ie. Sylinaerrauffi q komprimierten Luft zusätslich der fepannungskraft' der Feder m das Gleicßgewic&t. Im Hauptzylinder a ist als Raus für die komprimierte Luft nur der aus konstruktiven. Gründen erforderliche Bp&ltraxxm ä übrig geblieben» Bas Toluiüen des Luftspeicherrauines d ist grosser als dasjenige der ii-irbeljcaiEffier c suaüglich der Dx'osselstellen g und e. Bevor der Kolben b den oberen, Totpunkt erreicht hat, wird der Brennstoff deiE Süridveraug entsprechend in die lYirbelkamrser eingespritzt. Der Sitz des Düsenhalters "befindet sich in der Aussparung t des Zylinderkopfes a. .

lach erfolgter 'Zündung wird der Yerdrängerkolben h bis sum Gleichgewichts-zustand der Kolbendrücke in den Bäumen d und q weiter nach unten·gedrückt wie in Abb.l eingezeichnet· Durch diese Ausweichbewegung ψΐτά' der Höchstsünddruck der Yerbrennungs*

gase herabgesetzt, lan hat es nun in der Ban&_s durcn tive Massnahmen die Ausweichbewegung grosser oder kleiner werden au lassen,, Is Ausführungsbeispiel wurde in ö.en Raum q Luf¹ von atmosphärischer Spannung· durch die Sehlitae & angesaugt. Da in der Kolbenstellung u bereits der iL'ndkompressionsaruck von etwa $0 at erreicht ist und die Spannung der Luft im SyIiE der q. nach der Gleichung ρ *vⁿ «konstant zunimmt, kann· der. Kolben h bis' zur Erreichung des Gleichgewichts sustaaäes nach der Zündung nur ©in kleines Stück ausweichen, da der Luftdruck im.Ramm q rasch ansteigt»

liEunt man" vorgespannt® Luft,so vergrössert sieh mit dem Grade der Vorspannung die Ausweich.strecke des Kolbens h besw.i,dementsprechend wird der ia Zylinderraum a auf tretende Höchstdruck und hiermit die Beanspruchung des !Triebwerkes herabgeWährend des Üxpansionshubes des Kolbens b bewegt sich dem Druckabfall iss. Zylinder a entsprechend. dar Vex'drängerkolben h infolge des Druckes der komprimierten Luft im Rscasi σ und der Spannkraft der feder m auf den Kolben i nach oben, sodass die während des Abwärtshubes geleistete Arbeit bis auf die Eeibungs- uaä geringe '^äriseverluste wieder gewonnen wird« Pi® Luft is; BWXSi kielen© bei der Aufwärt so ev?eg:;· ag des Ver— drängerkolbens susanimen gedrückt wird, gel sagt durca die Schlitze ο in den als Aufnehmerraum dienenden inneren. Kolbenraum X₉ von dort a&eii übergreifen der Schlita® ο in den ßingraum ö weiter durch die Bohrung ρ in des Ventilraum r* Während des Aufwärts ganges des Kolbens h werden die Abgase des Raumes ά durch die Drosselsteile e hindurch in die WirbelkazmeT c geschoben. Die Schlitze ο und der ßingraunu ö sind, so angeordnet, äa,aa bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens i in der ülndstellung ein Luftpolster w entsteht, sodaes ei© obere Begrenzung, stossfrei erfolgt«,

In der oberen Endstellung, des Kolbens h enthalten der Aufnehmer raun 3£,Eingrau3a O₃ Bohrung ρ und Vantilraum r gespannte ' Luft« Diese Luftmenge ist in deiE Ausführungsbeispiel so bemessess, aase nach öffnen des V en tiles s die Abgase aus der Wirbelkammer e durch die aus dem Baume r einströmende Luft.ausgespült vjerden, hierbei kann das Ventil s selbsttätig durch den Überdruck der Luft im Eaum© r geöffnet, oder durch eiae Steuerung betätigt werden.

Will man den Füllungsgrad des Zylinders a verbessern oder gar Aufladung erreichen,so muss das Ventil s Ewazigsläufig gesteuert werden, l^ird Aufladung g-ewühseiitjSQ muss auaserdem das Fassungsvermögen des Raumes k vergrufäsert werden. Der Vorgang bei eier Verbrennung ist f öl genders Im Augenblick der Sünduiag wird ß.er Druck in der '.••.■'irbelkaiasj.er c erhöht' infolgedessen treten Teile der Verbrenrain^sgase,welche unver-■bre-'-iit-enjirergasten Brennstoff entiaeltenCes herrscht Luftmangel in der Wirbelkaiaiü.€?r)in den Luftspeicher,, hierbei sinlrb der Druck: iß eier vVirbelkaEEier, er steigt im speicher. Ia letzterem fiaden fixe unverbraiinten Brennstoff teilchen neuen Sauerstoffs sie verbrennen is Speicher dort den Brück steigernd; der beschriebene Vorgang kehrt sich in Richtung der -irbelkaiaEier um, in die V'Jirbelkasnmer werden hierbei unverbrauchte. Sauerstoff teile eingebracht.

Durch diesen Torgang wird der bereits vor aer -üarfcaüadiing in der Wirbelkammer Tersvirbelte Inixalt erneut verwirbeit, sodass der Luftüberschuss in' einer derartigen Maschine gering gehalten m^ferdea kann.

Bei den bis· j et st ausgeführten iiirbelksmsserisotoren kann nur ein Teil der Verbrennungsluft in die siVirbelkais^er verbracht werdea_taa der Verbrerimmgsdrack su rasch ansteigt und 'sica

hierdurch hartes Arbeiten ergibt» Bei dem Erfin&ungsgegensta&a· wird infolge der LuftSpeicherwirkung die Zeitdauer. der*"Verbrennuri| auf das normale laß herabgesetzt,, sodass schädliche Schläge auf das Triebwerk vermieden werden. Ti¹OtS Herabsetzung des Höchst™ druckes 'kann mit einem mittleren Verbrennungsfiruck vom 10 kg/cm²· bei Viertakt gerechnet werden. Durch die Entfernung der Abgase ist. ©ine Leistungssteigerung'von 8% bei den üblichen "Verdichtungsgraden für Dieselmotoren möglich,, sodass sich insgesamt eis.® Leistungssteigerung von 40;i erwarten lässt', die mögliehe Verbesserung äss Süllungsgraaes und der Aufladung nicht berücksichtigt. Diese Leistungssteigerung rechtfertigt den baulichen Mehraufwand derartiger Maschinen.

Me Wirkungsweise'bei einem Vergaser— oder Verdarapfermotor unter— sciieidet sich gegenüber derjenigen bei einem Einsprltzmotor 4adurch₉ - dass in den Raum ■ k statt frischluft das vom Vergaser oder Verdampfer erzeugte Brennstoffluftgemisch aage saugt wird.* Biases Gemisch wird, nachdem sich die Abgas© im Zylinder a auf iitmosphärendruck entspannt haben, durch Öffnen des Ventils s in die Wirbelkammer eingelagert. Hierbei wird die mit Brennstoff nebel erfüllte Luftmenge so besessen, dass mit Sicherheit kein Ausströmen des Gemisches durch die Drosselst©He g in den Zylinder a erfolgt. Hierdurch geht bei Zweitaktmotoren 'beim Spül Vorgang kein ■ Brennstoff durch die Auslassöffnungen .verloren, soäass es möglich ists auch Grossmotoren wirtschaftlich als Zweitakfcmaschinen ohne koalisierte Steuerungen au bauen» Die Verbrennungsluft wird hierbei in bekannter Seis© durch die tiberströmschlltae ü la den Sylinderraum a gedrückt· Der in die heisse Wirbelkammer eingelagerte, serstäubte Brexinstoff hat "bis zum Sündseitpunkt g©lügend Seit sur Vergasung, wahrend des Kompressioashubes des Solbens b wird äer Inhalt der Ulrbe!kammer komprimiert und gu1 mit der Verbrennungsluft durchwirbelt. Die reine Luft strömt in den Kaiaal f, den Verdrängerkolben in der bereits toesenriebenen leise vor sich hertreib end. . \

Der Verbreaaungsvorgang unterscheidet sich gegenüber demjenigen beim Einspritamotor dadurch, dass der Inhalt des LuftSpeichers nicht durch die■Wirbelkammer hindurchgeht. Das wechselnde Druckverhältnis zwischen Wirbelkammer und Speicher geschieht in derselben Vi'eise wie beschrieben. Während des Ixpansionshubes erhalten in der Wirbelkammer nicht verbrannte Brennstoffteile ihren Sauerstoff in der Drosseisteile g durch die aus dem Kanal f in den Gasen übrig gebliebenen Sauerstoffteilchen.

Würde die Maschine 'der Abb el als Vergasermotor betrieben, so würde während des iCompressionshubes das in der Wirbelkammer eingelagerte Brennstoffluftgemisch sum feil in den Luftspeicher umgeladen und dort in unerwünschter Seise abgekühlt werden· Der Vorteil der beschriebenen Vergasermasciiine gegenüber normalen Maschinen entstellt darin, dass das Erennstoffluftgemiseh unter hoher (Temperatur in die heisse Wirbelkammer eingebracht werden kann usa dort "bis zum Hiosapressionsende genügend Zeit sum Vergasen Jaat_s während der Hauptteil der Verbrennungsluft in xsögliciist kaltem¹ Zustand in den Zylinder a eingebracht werden kann, wodurch sich ein höhsres Ladegewicht ergibt. Es ist auf diese i'eise -möglich, schwer siedend© Brennstoffe in Vergasermaschinen vollkommen zu verbrennen und ausausütsen.

Beim Vergasermotor "befindet sieh, in der Aussparung t des Zylinderkopf es die Zündkerze.

Der Koffipreseioiisrauia q ist nach unten durch den Kolben 1 abge- ' schlossen, dessen Höhe und somit aas Sompressionsverliältnis im Zylinder a durch Verdrehen, dejf Exzenterwelle y verändert werden kann. Beide'iasehiues können auch als Viertaktmotoren gebaut werden·

Claims (1)

1. l/)lrbeitSTerfahren für BrexmtosftmascMjaen mit einem vom Hubraust aSsgeselmürtea Brennraum tixid elaea laiitspeieiier» dadurch ge&ens iket j dass die irer&iciitste Luft, abgesehen vom Solbeas-pait-' u£ Breauraiaa mxa. Lu£t«ipeic&er verteilt wird^ dass die ge Brennstoffasage la des Brennraum eingebracht wird» dass der· aus des Luftspeisäer-austretende üaua—Luftstrahl unter l-'irbeluag alt dem Breanrai atsi'-qh alt wahrssä der Taarbrenjaa-ng gemischt irirö aaa dass der Eretaaraus. gegen. 5aae des AusäebnmigS'* faatees g&spiüt wir-d«

   2* )Arbßitsvoj?fakren aacfa. Aaspruch !»dadurGli gekeamaeicimet,. dass der Mftspsiciieriiihalt veräad©rlic3i ist und dass 5er Luftspeicher wsöäröad öes AusäelanungsiHibes nejiezu vollständig ©atleert wird»

   3_e)M,ⁱb©itSTerfs2iiⁱeii n&cli Aaspruchl uad £ ait Ijuftvaraichtnuag und SelbetÄÜridurig, dsAurcii güSieatiseiclmetg dass- der Brenara'um

   f ü

   mittels besonaei'S en-aeugter Luft gespült wij?<ä._s dass, gegen Slide des Ver&ichtnsgBiiabes der 'BreRnstoff in die Bretiateasmer eingeepritsrt wird'und dacs äer Luftspaicheriiiiisit ia den Brennraum ausbläst oxiö dessen Inaalt verwirbes.lt,

   mich &nspruch. 1 uad 2 mit

   u»d f j-efö.dsiitiäi2ߣ_f öacüTcii gekemiBeichBiet., dass der Bronsiraaa mitteln besonders erssugtem Ürafteto-fflrnftgemisela gee^'ült wird und dass der Iaiftspelekeriafeilt ia die Drosselstelle swischen Breiia-ΐΐΐιά Hufereu® ausbläst»

   5« )Äpenakraftmasoäine aur Ausübung des ferfaiireme p

   . 1-4, dadurcit gekexmzeichjiet, dass der Luftspeicher als Zyliader-'rftuffl au-agebildet igt₉ia dem eia als ilebetLkoPaea ausgebildeter Veröräager "beweg! le& aage ordnet ist«

   6· )Breiuik3?fi.i;tiaes.eiairie nach Anspruch 5»Äadurcii gekeirazeichnet^'dass der Verdränger als Stufestkoibea sit veränderlichem Hab und. dass eine iColfeesstiife sie Puap^aSrolbaa für das Spülmittel des Breimild ist·

   7«)Bi^#eöateraftmaachias aack lnspi^ok 5 uad 6 aur Äisübuzjg äes ?ertetaeena aaeii Äaspiniois. 3 s dad'orch ge2cennKeieh&«t_t dass I»uft- und Busenwcmtm irerbuadea sind*

   aaea .^spi'ueli 5 uad 6 aur Ausübung des ¥erfaüress naeii AnsspxuGh. 4» dadurcii gekenaseieimetj d.ass der Laft— i mit des zwischen. Breimracua uad Hubraua angeordneten

   ist*